鄧漢虞 孫麗穎

摘 要：基于1961—2011年廣東25個(gè)測(cè)站的逐日降水資料，采用百分位法定義極端降水事件的閾值，分析了不同持續(xù)時(shí)間的極端降水事件的時(shí)空分布特征。結(jié)果表明：極端降水的閾值從南到北逐漸增加，大值主要分布在沿海地區(qū)，最大閾值為70mm;持續(xù)性極端降水類型以1d為主，占到總頻數(shù)的80%以上，主要分布在粵北地區(qū);持續(xù)1d極端降水的高貢獻(xiàn)率地區(qū)主要位于南部沿海地區(qū)，占年降水量的20%以上，部分地區(qū)可達(dá)30%;極端降水平均強(qiáng)度也是南部沿海大于北部?jī)?nèi)陸地區(qū);季節(jié)分布上，極端降水事件主要集中在汛期4—9月，且以低持續(xù)性事件為主;持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)的事件，降雨強(qiáng)度往往越強(qiáng);趨勢(shì)分析表明，全省極端降水事件頻數(shù)和平均強(qiáng)度均有增加趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：極端降水;頻數(shù);強(qiáng)度;變化趨勢(shì)

受人類活動(dòng)和全球氣候變暖的共同影響，各地區(qū)域降水結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，極端降水事件更加頻繁，其引發(fā)次生災(zāi)害的幾率非常高，造成了日益增多的破壞性后果，給社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和人民生活造成了嚴(yán)重影響[1-6]。廣東地處熱帶和亞熱帶，瀕臨南海，臨近孟加拉灣和太平洋，水汽來(lái)源豐富，多鋒面暴雨和熱帶氣旋暴雨，洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生。加強(qiáng)對(duì)廣東極端降水事件的研究，可以為洪澇災(zāi)害的預(yù)防提供一定的參考依據(jù)和指導(dǎo)，從而減少該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)損失。

在廣東極端降水事件研究領(lǐng)域，黃茂棟等[7]認(rèn)為太平洋SSTA變化與廣東前汛期極端降水事件的變化有著顯著的相關(guān)關(guān)系;趙一飛等[8]發(fā)現(xiàn)珠江流域極端降水變化存在空間差異;劉占明等[9]利用Copula函數(shù)對(duì)北江流域極端降水指標(biāo)概率分布特征進(jìn)行了研究;陳芳麗等[10]、田付友等[11]應(yīng)用極端降水個(gè)例資料對(duì)其觸發(fā)條件和維持機(jī)制進(jìn)行了分析。這些研究成果可以幫助我們了解廣東極端降水的特征，但以往的研究對(duì)廣東持續(xù)性極端降水的時(shí)空分布特征及其變化趨勢(shì)研究甚少，因此這個(gè)方面的研究也有必要進(jìn)行補(bǔ)充和完善。

本文分析了廣東不同持續(xù)時(shí)間的極端降水事件的時(shí)空分布和趨勢(shì)變化特征，以提高對(duì)廣東氣候變化特征及氣象災(zāi)害演變規(guī)律的認(rèn)識(shí)，也為該地區(qū)災(zāi)害預(yù)警及防御重點(diǎn)提供科學(xué)參考。

1 ?資料和方法

本文利用1961—2011年廣東25個(gè)測(cè)站的逐日降水資料，通過(guò)百分比法確定單站降水極端事件閾值。具體方法為：對(duì)單站1951—2011年共61年的日降水資料進(jìn)行按升序排列，取非零日降水序列的第95個(gè)百分位的日降水量，作為氣候平均極端降水閾值，當(dāng)該站某日降水量超過(guò)閾值時(shí)，就統(tǒng)計(jì)為一次降水極端事件。若從某日開(kāi)始連續(xù)n天降水量都大于閾值，則認(rèn)為出現(xiàn)一次持續(xù)時(shí)間為n天的極端降水事件，以出現(xiàn)降水的第1天作為持續(xù)極端降水的時(shí)間，由于持續(xù)4d以上的事件相對(duì)較少，因此將極端降水事件分為持續(xù)1d、2d、3d和4d及以上四類事件進(jìn)行討論。在此基礎(chǔ)上定義以下幾個(gè)極端降水特征指數(shù)：每個(gè)測(cè)站出現(xiàn)各類極端降水事件的次數(shù)為極端降水頻數(shù)，各持續(xù)事件的降水總量為極端降水量，極端降水量與年降水總量的百分比為極端降水貢獻(xiàn)率，極端降水量與極端降水日數(shù)的比值為極端降水平均強(qiáng)度。

2 ?極端降水事件的空間分布

2.1 ?閾值與平均雨日分布

從平均極端降水日數(shù)空間分布（圖1（a））可看出，極端降水事件多發(fā)于粵西北，平均雨日可達(dá)8d;廣東中部為次大值區(qū)域，平均雨日達(dá)7d;而粵東和粵西沿海地區(qū)極端雨日最少，只有6d。而閾值的分布（圖1（b））與平均極端雨日不同，大值分布在廣東沿海地區(qū)，可達(dá)50mm以上，最大值為上川島，達(dá)到70.1mm;而北部?jī)?nèi)陸地區(qū)則普遍低于40mm。這種空間分布與年降水總量分布（圖略）非常相似。結(jié)合閾值和平均雨日分析，廣東南部極端雨日較少而閾值較大表明該地區(qū)降雨日數(shù)少而降水強(qiáng)度大;而廣東北部地區(qū)極端雨日較多而閾值較小，表明該地區(qū)雨日較多但降水強(qiáng)度不大。

2.2 ?極端降水事件的空間分布

2.2.1 ?頻數(shù)分布

圖2給出了4類極端降水事件頻數(shù)的空間分布，可以看出，持續(xù)1d的極端降水頻數(shù)的分布（圖2（a））與平均極端雨日的分布（圖1（a））極為相似，表明極端降水事件以持續(xù)1d的事件為主?；洷钡貐^(qū)的頻數(shù)最大，幾乎都在380次以上，其中連州頻數(shù)最大達(dá)392次，頻數(shù)自北向南逐漸減小，低值區(qū)集中在南部沿海地區(qū)，最小值在惠來(lái)，僅為239次。持續(xù)2d的極端降水頻數(shù)則大大減少（圖2（b）），大值主要集中在南部沿海地區(qū)，其中上川島頻數(shù)最大，達(dá)51次。持續(xù)2d頻數(shù)的空間分布呈現(xiàn)出與持續(xù)1d事件相反的分布規(guī)律，東南沿海地區(qū)明顯比北部地區(qū)多。持續(xù)3d的極端降水事件頻數(shù)分布與持續(xù)2d事件相似，呈現(xiàn)出的是從西北到東南遞增的規(guī)律，大值區(qū)分布在粵東（圖2（c））。而4d及以上的事件發(fā)生較偶然，沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律（圖2（d））。

2.2.2 ?極端降水量對(duì)年降水量的貢獻(xiàn)

極端降水量對(duì)年降水量的貢獻(xiàn)從一定意義上反映極端降水事件對(duì)洪澇的貢獻(xiàn)率[近40 年我國(guó)暴雨的年代際變化特征]。從圖3可以看出，持續(xù)1d極端降水貢獻(xiàn)率均能達(dá)到20%以上，而大值區(qū)普遍位于沿海地區(qū)，徐聞地區(qū)附近能達(dá)到30%以上，低值區(qū)域位于廣東東北部，但也能達(dá)22.26%～24.04%，這說(shuō)明廣東地區(qū)洪澇災(zāi)害主要是由于1d的極端降水造成的。持續(xù)2d極端降水貢獻(xiàn)率在空間分布上體現(xiàn)出南多北少的規(guī)律，南部沿海地區(qū)貢獻(xiàn)率達(dá)到9%以上，粵北地區(qū)有3.66%～5.23%。持續(xù)3d極端降水貢獻(xiàn)率與持續(xù)2d相似。而持續(xù)4d以上的極端降水貢獻(xiàn)率較少，全省均在1%以下，發(fā)生的站點(diǎn)數(shù)減少，范圍也減少，主要分布在廣東南部沿海地區(qū)?？傮w而言，廣東屬于極端降水事件多發(fā)區(qū)，預(yù)防洪澇災(zāi)害顯得尤為重要。

2.2.3 ?極端降水的平均強(qiáng)度

強(qiáng)度是衡量極端降水的另一重要標(biāo)準(zhǔn)，圖4給出了是極端降水事件平均強(qiáng)度的空間分布。持續(xù)1d、2d和3d的降水強(qiáng)度都是從北到南逐漸加強(qiáng)，南部沿海地區(qū)均是強(qiáng)度最大區(qū)，其中上川島的強(qiáng)度在3類事件中分布達(dá)到了118.07mm/d、134.4mm/d和145.09mm/d，對(duì)比強(qiáng)度分布和極值的情況可以發(fā)現(xiàn)，持續(xù)3d的極端降水事件強(qiáng)度最大，危害性極強(qiáng)。而4d及以上事件發(fā)生頻率較低，少數(shù)地方發(fā)生，也主要分布在廣東沿海地區(qū)，個(gè)別發(fā)生在廣東中部地區(qū)。

3 ?極端降水事件的時(shí)間特征

3.1 ?季節(jié)分布

1961-2011年廣東地區(qū)共發(fā)生極端降水事件9250站次，以持續(xù)1d的極端降水事件為主，4類降水事件分別占87.61%、10.37%、1.36%和0.14%。從季節(jié)分布上看（圖5），極端降水事件主要集中在4—9月爆發(fā)，正好是廣東前、后汛期。這個(gè)時(shí)段的發(fā)生頻數(shù)高達(dá)8042次，占發(fā)生總頻數(shù)的比例高達(dá)86.94%;且以夏季三個(gè)月最為集中，達(dá)到4389次，占比47.44%。進(jìn)一步分析可知，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)的極端降水事件，其發(fā)生的頻次越少，且以持續(xù)1d的極端降水事件為主，同時(shí)平均強(qiáng)度越強(qiáng)。持續(xù)3d以上的極端降雨事件平均強(qiáng)度能達(dá)到50mm/d以上。不同持續(xù)時(shí)間的極端降水事件特征基本相似都是冬春季少發(fā)，雨季多發(fā)，特別是持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的極端降水事件。各個(gè)持續(xù)時(shí)間的極端降水事件的平均強(qiáng)度，都是冬春季偏弱而夏秋季明顯較強(qiáng)。

3.2 ?趨勢(shì)分析

計(jì)算得到1961—2011年極端降水事件頻數(shù)和平均強(qiáng)度的歷年變化和5年滑動(dòng)平均曲線（圖6）。從圖中可以看出，發(fā)生頻數(shù)有增加趨勢(shì)，振幅在100次-250次之間;80年代中期到90年代中期變化較為明顯， 70年代到80年代中期和90年代到21世紀(jì)處于相對(duì)偏多的階段，80年代末相對(duì)偏少。平均強(qiáng)度也有增加的趨勢(shì)，這種增加趨勢(shì)的原因是極端降水事件頻數(shù)增加的同時(shí)，該地區(qū)總雨量也同步增加。另外，平均強(qiáng)度變化的年代差異也較為明顯，在不同的年代有不同的變化趨勢(shì)，60年代到70年代初年際變化較大，70年代到80年代初年際變化較小，80年代到90年代初年際變化較大，90年代到90年代末年際變化不大，21世紀(jì)年際變化大。

4 ?結(jié)論

1）極端降水事件以低持續(xù)性事件為主，全省范圍內(nèi)普遍發(fā)生，持續(xù)1d極端降水事件發(fā)生在粵北較多，而沿海地區(qū)則相對(duì)較少，持續(xù)2d和3d極端降水事件發(fā)生頻數(shù)則呈現(xiàn)出南多北少的格局。

2）廣東沿海地區(qū)閾值大而平均雨日少，內(nèi)陸地區(qū)閾值小而平均雨日多，但強(qiáng)度上沿海地區(qū)明顯大于內(nèi)陸地區(qū)，說(shuō)明沿海地區(qū)的極端降水事件破壞性更強(qiáng)。

3）極端降水事件具有明顯的季節(jié)性特征，主要集中在汛期4—9月，但全年平均強(qiáng)度相差不大。趨勢(shì)分析表明，極端降水事件發(fā)生頻數(shù)和平均強(qiáng)度均有增加趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]尤莉，戴新剛，張宇.1961—2008年內(nèi)蒙古降水極端事件分析[J].氣候變化研究進(jìn)展，2010，6（06）：411-416.

[2]陸虹，陳思蓉，郭媛，何慧，徐圣璇.近50年華南地區(qū)極端強(qiáng)降水頻次的時(shí)空變化特征[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)，2012，28（02）：219-227.

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作者簡(jiǎn)介：

鄧漢虞（1992.8.6），男，漢族，廣東，本科，中國(guó)民用航空中南地區(qū)空中交通管理局，助理工程師，從事工作：氣象觀測(cè)。